(57)【要約】【課題】３ビーム分割を行なう波長の０次光／１次光の回折光強度比を大きく設計することによりレーザの利用効率を高めて精度よくトラッキングエラー検出を行う。【解決手段】波長の異なる複数のレーザ光を出射する発光部３と、第１の位相格子１１ａと第１の位相格子１１ａの両側に設けられた第２の位相格子１１ｂを備えることにより２段の位相高さを持ち、発光部３より出射された一の波長のレーザ光を３ビームに分割し、発光部３より出射された他の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の回折格子４と、発光部３より出射されたレーザ光を光ディスク８上に集光させる対物レンズ７と、光ディスク８に反射された戻り光の光路を回折させる光学素子９と、光学素子９により回折された戻り光を受光する受光部１０とを備える。【選択図】図３
2006012220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数のレーザ光を出射する発光部と、
第１の位相格子と該第１の位相格子の両側に設けられた第２の位相格子を備えることにより２段の位相高さを持ち、上記発光部より出射された一の波長のレーザ光を３ビームに分割し、上記発光部より出射された他の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の回折格子と、
上記発光部より出射されたレーザ光を光ディスク上に集光させる対物レンズと、
上記光ディスクに反射された戻り光の光路を分岐する光学素子と、
上記光学素子により分岐された戻り光を受光する受光部とを備える光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、回折格子ピッチの２６％以上３９％以下の幅と、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（Ｎ１−１）の１．０１倍以上１．１９倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの３７％以下の幅と、λ１／（Ｎ１−１）の０．３１倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、回折格子ピッチの６２％以上７５％以下の幅と、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（λ１−１）の１．０１倍以上１．２４倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの１９％以下の幅と、λ１／（Ｎ１−１）の０．３４倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．２５×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．３９×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（Ｎ１−１）の０．９倍以上１．１３倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ１／（Ｎ１−１）の０．７倍以上１．３１倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．６１×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．８５×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（Ｎ１−１）の０．８９倍以上１．１３倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ１／（Ｎ１−１）の０．７２倍以上１．３１倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、回折格子ピッチの１１％以上３３％以下の幅と、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９４倍以上１．１倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの３７％以下の幅と、λ２／（Ｎ２−１）の０．２２倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、回折格子ピッチの６７％以上７５％以下の幅と、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９５倍以上１．０７倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの１５％以下の幅と、λ２／（Ｎ２−１）の０．１８倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．２５×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．３３×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９３倍以上１．０３倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ２／（Ｎ２−１）の０．７８倍以上１．０６倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
上記発光部は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射するものであり、
上記回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．６７×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．８９×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９３倍以上１．０６倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ２／（Ｎ２−１）の０．７４倍以上１．０６倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射する発光部と、
第１の位相格子と該第１の位相格子の両側に設けられた第２の位相格子を備えることにより２段の位相高さを持ち、上記λ１の波長のレーザ光を３ビームに分割し、λ２の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の第１の回折格子と、
第１の位相格子と該第１の位相格子の両側に設けられた第２の位相格子を備えることにより２段の位相高さを持ち、上記λ２の波長のレーザ光を３ビームに分割し、λ１の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の第２の回折格子と、
上記発光部より出射されたレーザ光を光ディスク上に集光させる対物レンズと、
上記光ディスクに反射された戻り光の光路を分岐する光学素子と、
上記光学素子により分岐された戻り光を受光する受光部とを備える光ピックアップ装置。
【請求項１１】
上記第２の回折格子は、回折格子ピッチの２６％以上３９％以下の幅と、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（Ｎ１−１）の１．０１倍以上１．１９倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの３７％以下の幅と、λ１／（Ｎ１−１）の０．３１倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
上記第２の回折格子は、回折格子ピッチの６２％以上７５％以下の幅と、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（λ１−１）の１．０１倍以上１．２４倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの１９％以下の幅と、λ１／（Ｎ１−１）の０．３４倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
上記第２の回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．２５×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．３９×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（Ｎ１−１）の０．９倍以上１．１３倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ１／（Ｎ１−１）の０．７倍以上１．３１倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
上記第２の回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．６１×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．８５×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ１のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ１として、λ１／（Ｎ１−１）の０．８９倍以上１．１３倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ１／（Ｎ１−１）の０．７２倍以上１．３１倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
上記第１の回折格子は、回折格子ピッチの１１％以上３３％以下の幅と、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９４倍以上１．１倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの３７％以下の幅と、λ２／（Ｎ２−１）の０．２２倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
上記第１の回折格子は、回折格子ピッチの６７％以上７５％以下の幅と、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９５倍以上１．０７倍以下の位相高さを備える第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれ回折格子ピッチの１５％以下の幅と、λ２／（Ｎ２−１）の０．１８倍以下の位相高さを備える第２の位相格子とからなることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
上記第１の回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．２５×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．３３×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９３倍以上１．０３倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ２／（Ｎ２−１）の０．７８倍以上１．０６倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
上記第１の回折格子は、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子と、該第１の位相格子の両側に設けられ、それぞれＷ２の幅を有する第２の位相格子とが、回折格子ピッチＰに対して０．６７×Ｐ＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．８９×Ｐの関係を満たし、且つ、上記第１の位相格子が、上記λ２のレーザ光が入射されたときの屈折率をＮ２として、λ２／（Ｎ２−１）の０．９３倍以上１．０６倍以下の位相高さを有し、上記第２の位相格子がλ２／（Ｎ２−１）の０．７４倍以上１．０６倍以下の位相高さを有することを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
上記第１回折格子は光透過性基板の一面側に形成され、上記第２の回折格子は上記基板の他面側に形成された単一素子からなることを特徴とする請求項１０乃至１８の何れか一項記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
上記第１の回折格子によって３ビームに分割された波長λ１のレーザ光の上記光ディスク上での光スポット間隔と、上記第２の回折格子によって３ビームに分割された波長λ２のレーザ光の上記光ディスク上での光スポット間隔とが等しくなるように、上記第１及び第２の回折格子の格子ピッチが設計されていることを特徴とする請求項１０乃至１８の何れか一項記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
上記第１の回折格子によって３ビームに分割された波長λ１のレーザ光の上記光ディスク上での光スポット列が、０次光がピット部、±１次光がランド部に照射されるＤＰＰ配置になり、上記第２の回折格子によって３ビームに分割された波長λ２のレーザ光の上記光ディスク上での光スポット列が、０次光がピット部、±１次光がランド部に照射されるＤＰＰ配置になるように、上記第１の回折格子の格子方向と、上記第２の回折格子の格子方向とが所定の角度を備えていることを特徴とする請求項１０乃至１８の何れか一項記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に関し、特に複数種の光ディスクに対応して２波長のレーザ光を出射するとともに、３ビーム法によりトラッキングエラーを検出する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ピックアップ装置としては、ＤＶＤを再生する６６０ｎｍ帯域のレーザダイオードとＣＤ−Ｒを記録又は再生する７８５ｎｍ帯域のレーザダイオードを備えた２波長光ピックアップ装置がある。この２波長光ピックアップ装置では、小型化、軽量化のため、図１２に示すように、各レーザ光の光学系を共通化して光学素子を共用している。
【０００３】
図１２に示す２波長光ピックアップ装置１００においては、２波長半導体レーザ素子１０３を備え、この２波長半導体レーザ素子１０３は、６６０ｎｍ帯域のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ１０３ａと７８５ｎｍ帯域のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ１０３ｂとを有する。また、第１、第２の半導体レーザ１０３ａ，１０３ｂから出射されるレーザ光の光路上には、レーザ光を３ビームに分割する回折格子１０２が配設されている。光ピックアップ装置１は、情報信号の検出を行うメインビームの前後にトラッキングエラー検出用のサブビームを配置させ、これらサブビームをサブフォトディテクタで検出することによりトラッキング制御を行う。
【０００４】
第１、第２の半導体レーザ１０３ａ，１０３ｂからの出射光は、回折格子１０２により３ビームに分割された後、ビームスプリッタ１０４のハーフミラー面１０４ａで反射され、コリメータレンズ１０５により平行光とされ対物レンズ１０６へ入射する。
【０００５】
出射光は、対物レンズ１０６によって光ディスク１０７の信号記録面に集光、反射され同一の光路を戻る。したがって、この戻り光は、再度、対物レンズ１０６を経て平行光となり、コリメータレンズ１０５、ビームスプリッタ１０４を介して３本のビームが光検出器１０８のメインフォトディテクタ及びサブフォトディテクタに集光される。
【０００６】
光検出器１０８に集光された戻り光を検出することにより、２波長光ピックアップ装置１００は、公知の非点収差法や差動プッシュプル法等によってフォーカシング制御やトラッキング制御を行う。
【０００７】
ところで、２波長光ピックアップ装置１００においては、第１、第２の半導体レーザ１０３ａ，１０３ｂから出射される波長の異なるレーザ光をそれぞれ３ビームに回折するために、回折格子１０２を２つ設ける構成が考えられる。しかし、２つの半導体レーザ１０３ａ，１０３ｂが１つのパッケージに内蔵されている２波長光ピックアップ装置１００では、各半導体レーザ１０３ａ，１０３ｂの発光点が極めて近く、双方のレーザ光は共通の光学経路を通って光ディスク１０７に導かれる。この結果、双方のレーザ光は必然的に２つの回折格子を通過することとなるため、次のような問題点が発生する。
【０００８】
先ず、各レーザ光は、それぞれ２回回折作用を受けるため、不要な回折光が発生する。したがって、トラッキングエラー検出に必要とされる３ビームの光強度が低下し、精度よくトラッキングエラーの検出を行うことが困難となる。このような不都合を解消するために、回折格子の位相格子の高さを３ビーム分割を行わない波長の整数倍にする方法がある。例えば、位相格子の高さを６６０ｎｍの波長のレーザ光が透過したときに２π、すなわち１波長分の光路差を発生させる寸法に設定する。これにより、この回折格子は、６６０ｎｍの波長のレーザ光が入射されるとそのまま直進させ、７８５ｎｍの波長のレーザ光のみを回折する。
【０００９】
このとき、３ビーム分割を行わない６６０ｎｍの波長のレーザ光は回折することなく透過するが、３ビームに分割された７８５ｎｍの波長のレーザ光は、回折光強度比、すなわち、０次光と１次光との光量比が一意に決定されてしまう。かかる回折光強度比を調整するためには回折格子の格子ピッチを変える必要があるが、これにより０次、±１次以外の高次の回折光が発生する問題が生じる。このため、高次の回折光の発生を抑えながら、情報信号の記録時に高パワーが必要な０次光の効率高くすることができない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−６８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、長短異なる波長のレーザを発光する２つのレーザダイオードを備える２波長ピックアップ装置において、３ビーム分割を行なう波長の０次光／１次光の回折光強度比を大きくするとともに０次、±１次以外の高次の回折光の発生を抑えることによりレーザの利用効率を高めて精度よくトラッキングエラー検出を行う光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップ装置は、波長の異なる複数のレーザ光を出射する発光部と、第１の位相格子と該第１の位相格子の両側に設けられた第２の位相格子を備えることにより２段の位相高さを持ち、上記発光部より出射された一の波長のレーザ光を３ビームに分割し、上記発光部より出射された他の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の回折格子と、上記発光部より出射されたレーザ光を光ディスク上に集光させる対物レンズと、上記光ディスクに反射された戻り光の光路を分岐する光学素子と、上記光学素子により分岐された戻り光を受光する受光部とを備えるものである。
【００１３】
また、本発明にかかる光ピックアップ装置は、６６０ｎｍ付近の波長λ１を有する第１のレーザ光と、７８５ｎｍ付近の波長λ２を有する第２のレーザ光とを出射する発光部と、第１の位相格子と該第１の位相格子の両側に設けられた第２の位相格子を備えることにより２段の位相高さを持ち、上記λ１の波長のレーザ光を３ビームに分割し、λ２の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の第１の回折格子と、第１の位相格子と該第１の位相格子の両側に設けられた第２の位相格子を備えることにより２段の位相高さを持ち、上記λ２の波長のレーザ光を３ビームに分割し、λ１の波長のレーザ光をほぼ透過させる表面レリーフ型の第２の回折格子と、上記発光部より出射されたレーザ光を光ディスク上に集光させる対物レンズと、上記光ディスクに反射された戻り光の光路を分岐する光学素子と、上記光学素子により分岐された戻り光を受光する受光部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
このような光ピックアップ装置によれば、３ビームによるトラッキングエラー信号を検出する際に、回折格子を透過する波長のレーザ光は±１次光をほとんど発生させず、３ビームに回折される波長のレーザ光は０次光／１次光の回折光強度比を大きくすることができる。また、高次の回折光もほとんど発生しないため、光ピックアップ装置のレーザ利用効率を高めることができ、精度よく３ビームによるトラッキングエラー信号を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明が適用された光ピックアップ装置１について、図面を参照しながら詳細に説明する。この光ピックアップ装置１は、ＤＶＤを再生する６６０ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードとＣＤやＣＤ−Ｒに対して記録又は再生を行う７８５ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードとが１つのパッケージに内蔵された２波長光ピックアップ装置である。この光ピックアップ装置１は、図１にその構成図を模式的に示すように、６６０ｎｍ帯域のレーザダイオード及び７８５ｎｍ帯域のレーザダイオードから構成される２波長半導体レーザ素子３と、２波長半導体レーザ素子３から出射されたレーザ光を透過又は３ビームに分割する回折格子が形成された複合光学素子４と、複合光学素子４により分割されたレーザ光及び光ディスク８からの反射光を反射又は透過するビームスプリッタ５と、コリメータレンズ６と、２波長用の対物レンズ７と、光ディスク８から反射された６６０ｎｍ帯域のレーザ光と７８５ｎｍ帯域のレーザ光の光軸を一致させる回折格子が形成された板状光学素子９と、６６０ｎｍ帯域及び７８５ｎｍ帯域のレーザ光の共通受光素子であり信号検出用のフォトディテクタ１０とを備える。
【００１６】
２波長半導体レーザ素子３は、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を発光するＣＤ光出射部と、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を発光するＤＶＤ光出射部とを有する。ＣＤ光出射部とＤＶＤ光出射部とは１００〜３００μｍ程度離間し、同方向に向けて出射可能に配設されている。
【００１７】
複合光学素子４は、２波長半導体レーザ素子３とビームスプリッタ５との間に設けられ、２波長半導体レーザ素子３より出射されたレーザ光を３ビームに分割する第１、第２の回折格子４ａ，４ｂが２波長半導体レーザ素子３側及びビームスプリッタ５側にそれぞれ設けられている表面レリーフ型の回折格子である。複合光学素子４の２波長半導体レーザ素子３側の側面に形成された第１の回折格子４ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を透過する。また、複合光学素子４のビームスプリッタ５側の側面に形成された第２の回折格子４ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を透過する。
【００１８】
具体的に、２波長半導体レーザ素子３のＣＤ光出射部から出射された７８５ｎｍ帯域のレーザ光は、複合光学素子４に入射すると、第１の回折格子４ａにて０次光（以下、メインビームともいう。）及び±１次光（以下、サブビームともいう。）からなる３ビームに回折され、第２の回折格子４ｂをほぼ透過してビームスプリッタ５側へ出射される。同様に、２波長半導体レーザ素子３のＤＶＤ光出射部から出射された６６０ｎｍ帯域のレーザ光は複合光学素子４の第１の回折格子４ａをほぼ透過し、第２の回折格子４ｂにてメインビーム及び２つのサブビームからなる３ビームに回折されビームスプリッタ５側へ出射される。
【００１９】
この第１の回折格子４ａは、図２に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子１１は断面略階段状に形成され、Ｗ１の幅を有する第１の位相格子１１ａと、この第１の位相格子１１ａの両側に階段状に形成されＷ２の幅を有する第２の位相格子１１ｂとを有する。第１及び第２の位相格子１１ａ，１１ｂは、格子１１の格子ピッチＰ１に対して０．６１×Ｐ１＜（Ｗ１＋２×Ｗ２）＜０．８５×Ｐ１の関係を満たす。また、第１の位相格子１１ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｄとし、このλｄのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｄとして、位相高さＨ１が、λｄ／（Ｎｄ−１）の０．８９倍以上１．１３倍以下とされている。さらに、第２の位相格子１１ｂは、その位相高さＨ２が、λｄ／（Ｎｄ−１）の０．７２倍以上１．３１倍以下とされている。
【００２０】
例えば、第１の位相格子１１ａは、第１の回折格子４ａの格子パターンのピッチＰ１を１．０とすると、幅Ｗ１を０．３９５とし、位相高さＨ１を１．０２×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。また、第２の位相格子１１ｂは、第１の回折格子４ａの格子パターンのピッチＰ１を１．０とすると、幅Ｗ２を０．１８とし、位相高さＨ２を１．０５×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。
【００２１】
このような第１及び第２の位相格子１１ａ，１１ｂからなる第１の回折格子４ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第１の回折格子４ａは、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９８．０８％であり、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８６．７１％、±１次光（サブビーム）の回折効率は４．６９％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１８．４８となる。
【００２２】
このように、第１の回折格子４ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９６％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第１の回折格子４ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９８％とほぼ透過させ、±１次光をはじめ高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００２３】
第２の回折格子４ｂは、図３に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子１２は、断面略階段状に形成され、Ｗ３の幅を有する第１の位相格子１２ａと、この第１の位相格子１２ａの両側に階段状に形成されＷ４の幅を有する第２の位相格子１２ｂからなる。第１の位相格子１２ａは、幅Ｗ３を、格子パターンのピッチＰ２に対して、１１％以上３３％以下とされている。また、第１の位相格子１２ａは、その位相高さＨ３を、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｃとし、このλｃのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｃとして、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．９４倍以上１．１倍以下とされている。この第１の位相格子１２ａの両側に階段状に設けられている第２の位相格子１２ｂは、幅Ｗ４を格子パターンのピッチＰ２に対して、３７％以下とされている。また、第２の位相格子１２ｂは、その位相高さＨ４を、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．２２倍以下とされている。
【００２４】
例えば、第１の位相格子１２ａは、第２の回折格子４ｂの格子パターンのピッチＰ２を１．０とすると、幅Ｗ３を０．２０とし、位相高さＨ３を０．９８×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。また、第２の位相格子１２ｂは、第２の回折格子４ｂの格子パターンのピッチＰ２を１．０とすると、幅Ｗ４を０．２０とし、位相高さＨ４を０．０３×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。
【００２５】
このような第１及び第２の位相格子１２ａ，１２ｂからなる第２の回折格子４ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第２の回折格子４ｂは、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９８．０１％であり、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８５．９６％、±１次光（サブビーム）の回折効率は４．７０％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１８．２９となる。
【００２６】
このように、第２の回折格子４ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９５％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第２の回折格子４ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９８％とほぼ透過させ、±１次光をはじめ高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００２７】
以上ような複合光学素子４によれば、３ビームによるトラッキングエラー信号を検出する際に、第１の回折格子４ａ又は第２の回折格子４ｂを透過する波長のレーザ光は±１次光をほとんど発生させず、３ビームに回折される波長のレーザ光は０次光／１次光の回折光強度比を大きくすることができる。また、高次の回折光もほとんど発生しないため、光ピックアップ装置１のレーザ利用効率を高めることができ、精度よく３ビームによるトラッキングエラー信号を検出することができる。
【００２８】
この複合光学素子４を用いたトラッキングエラー信号検出では３ビームを用いたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法が採用される。複合光学素子４は、図４に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットをトラック上に集光させ、サブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチの半分だけずれるように集光させる。そして、後述するフォトディテクタ１０によってメインスポット及び両サブスポットに対するプッシュプル信号を検出し、その差動を取ることにより光ディスク８の半径方向の傾きや対物レンズ７のシフトによるオフセットを除去している。
【００２９】
ここで、フォトディテクタ１０は、波長６６０ｎｍのレーザ光及び波長７８５ｎｍのレーザ光の共通受光素子であり、後述するようにメインビームが照射される第１の受光面１５と両サブビームが照射される第２、第３の受光面１６，１７とを有し、第２、第３の受光面１６，１７が第１の受光面１５を挟んで対置されている（図５参照）。
【００３０】
このようなパターンで形成されたフォトディテクタ１０で差動プッシュプル信号を検出するために、第１の回折格子４ａの第１及び第２の位相格子１１ａ，１１ｂの方向と第２の回折格子４ｂの第１及び第２の位相格子１２ａ，１２ｂの方向とは、所定の角度が設けられている。すなわち、６６０ｎｍ帯域のレーザダイオードと７８５ｎｍ帯域のレーザダイオードとが１つのパッケージに内蔵された２波長光ピックアップ装置１においては、波長６６０ｎｍ帯域のレーザ光と波長７８５ｎｍ帯域のレーザ光の共通受光素子であるフォトディテクタ１０の各受光面に長短それぞれの波長の各メインビーム及びサブビームのスポットが入射される必要があることから、長短２つの波長のメインビームのメインスポットとサブビームのサブスポットとの間隔（ｔ）が等しくなることが必要となる。
【００３１】
また、ＤＶＤのトラックピッチｐは０．７４μｍであるのに対し、ＣＤのトラックピッチｐは１．６μｍであり、光ディスク８は種類によってトラックピッチが異なる。したがって、共通の受光素子であるフォトディテクタ１０の各受光面の中心に波長６６０ｎｍレーザ光のメインスポット及びサブスポットが入射され、また波長７８５ｎｍレーザ光のメインスポット及びサブスポットが入射されるためには、光ディスク８の記録トラック上での光スポット列がＤＰＰ配置となるように、すなわち０次光がピット部、±１次光がランド部に照射されるように、トラックに対する第１及び第２の回折格子４ａ，４ｂの角度θ１及びθ２の相対角度をずらす必要がある。
【００３２】
たとえば、波長６６０ｎｍのレーザ光及び波長７８５ｎｍのレーザ光の各メインスポットとサブスポットのスポット間隔（ｔ）を共に２５μｍとすると、ＤＶＤとＣＤのトラックピッチの相違に起因してトラックに対するビーム列の傾きはＤＶＤとＣＤで約１度異ならせる必要がある。したがって、第１の回折格子４ａの格子１１の方向と第２の回折格子４ｂの格子１２の方向とが約１度の角度をなすように設計する必要がある。
【００３３】
したがって、第１の回折格子４ａの位相格子１１ａ，ｂのトラックに対する角度θ１と第２の回折格子４ｂの位相格子１２ａ，ｂのトラックに対する角度θ２との相対角度を１度に設定するとともに、第１の回折格子４ａの格子ピッチＰ１をＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をスポット間隔（ｔ）が２５μｍとなるように回折させる間隔に設定し、また第２の回折格子４ｂの格子ピッチＰ２をＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をスポット間隔（ｔ）が２５μｍとなるように回折させる間隔に設定することにより、フォトディテクタ１０の受光面に６６０ｎｍ帯域のレーザ光と７８５ｎｍ帯域のレーザ光の各メインスポット及びサブスポットがともに入射可能となる。
【００３４】
このような複合光学素子４より３分割されて出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ５、コリメータレンズ６及び２波長用対物レンズ７を経て光ディスク８の信号記録面に照射され、その反射光が板状光学素子９を介してフォトディテクタ１０に検出される。
【００３５】
ビームスプリッタ５は、複合光学素子４より３分割されて出射されたレーザ光をハーフミラー面５ａにより光ディスク８側へ反射する。また、ビームスプリッタ５は、光ディスク８に反射された戻りのレーザ光を透過させ板状光学素子９に入射させる。
【００３６】
コリメータレンズ６は、ビームスプリッタ５に反射されたレーザ光を平行光にする。２波長用の対物レンズ７は、３分割された６６０ｎｍ及び７８５ｎｍの２つの波長のレーザ光をＤＶＤ又はＣＤ等の光ディスク８の信号記録面にそれぞれ集光させる。
【００３７】
板状光学素子９は、光ディスク８で反射されビームスプリッタ５を透過した戻りの長短２つの波長のレーザ光を、フォトディテクタ１０の受光面に入射させる回折格子からなる。この板状光学素子９は、光ディスク８で反射した６６０ｎｍ及び７８５ｎｍのレーザ光の光軸がフォトディテクタ１０の受光面上で一致するように回折させる。
【００３８】
板状光学素子９により長短２つの波長のレーザ光が光軸を一致されて入射されるフォトディテクタ１０は、図５に示すように、６６０ｎｍ及び７８５ｎｍ波長の戻り光の共通受光素子であり、両波長のメインビームが入射する第１の受光面１５と、第１の受光面１５を挟んで設けられ、両波長のサブビームが入射する第２及び第３の受光面１６，１７を有する。第１の受光面１５は４分割された受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成され、デジタル信号を生成するためのＲＦ信号やフォーカシングサーボ信号を生成するためのフォーカスエラー信号を検出する。また第２，第３の受光面１６，１７は、２分割された受光部Ｅ、Ｆ及びＧ、Ｈが形成され、トラッキングサーボ信号を生成するためのトラッキングエラー信号を検出する。
【００３９】
このフォトディテクタ１０は、上述したように複合光学素子４の第１及び第２の回折格子が各格子１１，１２が所定の角度をなすように形成され、かつメインビームとサブビームのスポット間隔（ｔ）等しくなるような格子ピッチで設計されることにより、各受光面１５〜１７には、波長６６０ｎｍのレーザ光及び波長７８５ｎｍのレーザ光が共に入射される共通の受光素子として用いられる。
【００４０】
かかるフォトディテクタ１０によってトラッキングエラー信号を検出するには、第１〜第３の受光面１５〜１７の各受光部Ａ〜Ｈからの出力をそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＦ、ＳＧ、ＳＨとすると、トラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ））−ｋ（（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ））
により得ることができる。ここで、ｋはトラッキングエラー信号のオフセットがなくなるように決定される。
【００４１】
以下、光ピックアップ装置１の動作について説明する。光ピックアップ装置１は、光ディスク８として例えばＤＶＤが装着されたときには、２波長半導体レーザ３から波長６６０ｎｍ帯域のレーザ光を出射する。この波長６６０ｎｍのレーザ光は、先ず複合光学素子４の２波長半導体レーザ素子３側に設けられた第１の回折格子４ａに入射する。第１の回折格子４ａは、６６０ｎｍ波長のレーザ光に対して０次の回折効率が最も高く設定されているため、６６０ｎｍ波長の入射光は減衰することなくほぼ１００％透過し、第２の回折格子４ｂに入射する。一方、第２の回折格子４ｂは、６６０ｎｍ波長のレーザ光に対して０次光と±１次光の３ビームとなるように回折する。このとき、この０次光と±１次光の和は９５％を確保され、これ以外の高次の回折光の発生は抑えられる。
【００４２】
一方、光ピックアップ装置１は、光ディスク８として例えばＣＤやＣＤ−Ｒが装着されたときには、２波長半導体レーザ３から波長７８５ｎｍ帯域のレーザ光を出射する。この波長７８５ｎｍのレーザ光は複合光学素子４に入射されると、先ず複合光学素子４の２波長半導体レーザ素子３側に設けられた第１の回折格子４ａに入射する。第１の回折格子４ａは、７８５ｎｍ波長のレーザ光に対して０次光と±１次光の３ビームとなるように回折され第２の回折格子４ｂに入射する。このとき、この０次光と±１次光の和は９６％を確保され、これ以外の高次の回折光の発生は抑えられる。一方、第２の回折格子４ｂは、７８５ｎｍ波長のレーザ光に対して０次の回折効率が最も高く設定されているため、７８５ｎｍ波長の入射光は減衰することなくほぼ１００％透過する。
【００４３】
複合光学素子４より出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ５のハーフミラー面５ａに照射されると光ディスク８側へ立ち上げられ、コリメータレンズ６によって平行光とされる。次いで、レーザ光は、対物レンズ７によって光学ディスク８の信号記録面に集光され、図４に示すように、メインビーム及びサブビームによる光スポットが形成される。
【００４４】
このとき、０次光によるメインスポットはトラック上に形成され、±１次光によるサブスポットは、トラックピッチの半分だけ光ディスク８の半径方向にずれた位置に形成される。また、メインスポットとサブスポットのスポット間隔（ｔ）は、波長６６０ｎｍのレーザ光及び波長７８５ｎｍのレーザ光のいずれの場合も一定に形成され、フォトディテクタ１０の第１の受光面１５と第２、第３の受光面１６，１７との間隔と同一とされる。また、トラックピッチの相違にかかわらずスポット間隔（ｔ）を同一にするために、トラックに対する第１及び第２の回折格子４ａ、４ｂの格子方向の相対角度がずらされていることから、波長６６０ｎｍのスポット列と波長７８５ｎｍのスポット列とは格子１１と格子１２の相対角度だけ傾いて形成される。
【００４５】
光ディスク８に反射された戻りのレーザ光は、ビームスプリッタ５を透過して板状光学素子９に入射され、メインビームが第１の受光面１５に集光し、サブビームが第２、第３の受光面１６，１７に集光するよう回折される。このとき、板状光学素子９は、波長６６０ｎｍのレーザ光と波長７８５ｎｍのレーザ光との光軸が一致するように回折させる。
【００４６】
これにより戻りのレーザ光は、図５に示すように、６６０ｎｍ及び７８５ｎｍのいずれのレーザ光によっても、フォトディテクタ１０の第１の受光面１５にメインビームが照射され、第２、第３の受光面１６，１７にサブビームが照射される。なお、フォトディテクタ１０に集光されるレーザ光のスポット列は、第１及び第２の回折格子４ａ、４ｂの位相格子１１ａ，ｂと位相格子１２ａ，ｂの方向が傾いて形成されていることから、同様に所定角だけ傾いて形成される。
【００４７】
光ピックアップ装置１は、フォトディテクタ１０の第１〜第３の受光面１５〜１７に照射されたスポット光を検出することにより、情報信号の記録又は再生を行うＲＦ信号や、トラッキング制御を行うトラッキングエラー信号を検出する。このとき、光ピックアップ装置１においては、第１の回折格子４ａを０次の回折効率のピーク波長が６６０ｎｍとなるよう設計すると共に、７８５ｎｍ波長の０次光と±１次光の和が９６％確保でき、また、第２の回折格子４ｂを０次の回折効率のピーク波長が７８５ｎｍとなるように設計すると共に、６６０ｎｍ波長の０次光と１次光の和が９５％確保できるため、情報信号の記録時に高パワーが必要な０次光の光量を高く維持し、出射されるレーザの利用効率を高め、また精度よく３ビームによるトラッキングエラー信号を検出することができる。
【００４８】
また、本発明が適用された光ピックアップ装置では、複合光学素子を以下のように形成してもよい。なお、以下の説明において、上述した光ピックアップ装置１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。
【００４９】
この複合光学素子２０は、２波長半導体レーザ素子３とビームスプリッタ５との間に設けられ、２波長半導体レーザ素子３より出射されたレーザ光を３ビームに分割する第１、第２の回折格子２０ａ，２０ｂが２波長半導体レーザ素子３側及びビームスプリッタ５側にそれぞれ設けられている表面レリーフ型の回折格子である。複合光学素子２０の２波長半導体レーザ素子３側の側面に形成された第１の回折格子２０ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を０次光と±１次光の３ビームに回折し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過する。また、複合光学素子２０のビームスプリッタ５側の側面に形成された第２の回折格子２０ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を０次光と±１次光の３ビームに回折し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過する。
【００５０】
第１の回折格子２０ａは、図６に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子２１は、断面略階段状に形成され、Ｗ５の幅を有する第１の位相格子２１ａと、この第１の位相格子２１ａの両側に階段状に形成されＷ６の幅を有する第２の位相格子２１ｂからなる。第１の位相格子２１ａは、幅Ｗ５を、格子パターンのピッチＰ３に対して、６２％以上７５％以下とされている。また、第１の位相格子２１ａは、その位相高さＨ５を、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｄとし、このλｄのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｄとして、λｄ／（Ｎｄ−１）の１．０１倍以上１．２４倍以下とされている。この第１の位相格子２１ａの両側に階段状に設けられている第２の位相格子２１ｂは、幅Ｗ６を格子パターンのピッチＰ３に対して、１９％以下とされている。また、第２の位相格子２１ｂは、その位相高さＨ６を、λｄ／（Ｎｄ−１）の０．３４倍以下とされている。
【００５１】
例えば、第１の位相格子２１ａは、第１の回折格子２０ａの格子パターンのピッチＰ３を１．０とすると、幅Ｗ５を０．６９とし、位相高さＨ５を１．０５×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。また、第２の位相格子２１ｂは、第１の回折格子２０ａの格子パターンのピッチＰ３を１．０とすると、幅Ｗ６を０．１２とし、位相高さＨ６を０．０３×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。
【００５２】
このような第１及び第２の位相格子２１ａ，２１ｂからなる第１の回折格子２０ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第１の回折格子２０ａは、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９９．１９％であり、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８３．９９％、±１次光（サブビーム）の回折効率は５．０７％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１６．５６となる。
【００５３】
このように、第１の回折格子２０ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９４％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第１の回折格子２０ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９９％とほぼ透過させ、±１次光は０．２％程度と高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００５４】
第２の回折格子２０ｂは、図７に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子２２は断面略階段状に形成され、Ｗ７の幅を有する第１の位相格子２２ａと、この第１の位相格子２２ａの両側に階段状に形成されＷ８の幅を有する第２の位相格子２２ｂとを有する。第１及び第２の位相格子２２ａ，２２ｂは、格子２２の格子ピッチＰ４に対して０．６７×Ｐ４＜（Ｗ７＋２×Ｗ８）＜０．８９×Ｐ４の関係を満たす。また、第１の位相格子２２ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｃとし、このλｃのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｃとして、位相高さＨ７が、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．９３倍以上１．０６倍以下とされている。さらに、第１の位相格子２２ｂは、その位相高さＨ８が、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．７４倍以上１．０６倍以下とされている。
【００５５】
例えば、第１の位相格子２２ａは、第２の回折格子２０ｂの格子パターンのピッチＰ４を１．０とすると、幅Ｗ７を０．４０とし、位相高さＨ７を０．９８×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。また、第２の位相格子２２ｂは、第２の回折格子２０ｂの格子パターンのピッチＰ４を１．０とすると、幅Ｗ８を０．２０とし、位相高さＨ８を０．９４×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。
【００５６】
このような第１及び第２の位相格子２２ａ，２２ｂからなる第２の回折格子２０ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第２の回折格子２０ｂは、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９８．０１％であり、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８５．９６％、±１次光（サブビーム）の回折効率は４．７０％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１８．２９となる。
【００５７】
このように、第２の回折格子２０ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９５％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第２の回折格子２０ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９８％とほぼ透過させ、±１次光をはじめ高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００５８】
また、本発明が適用された光ピックアップ装置では、複合光学素子を以下のように形成してもよい。なお、以下の説明において、上述した光ピックアップ装置１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。
【００５９】
この複合光学素子３０は、２波長半導体レーザ素子３とビームスプリッタ５との間に設けられ、２波長半導体レーザ素子３より出射されたレーザ光を３ビームに分割する第１、第２の回折格子３０ａ，３０ｂが２波長半導体レーザ素子３側及びビームスプリッタ５側にそれぞれ設けられている表面レリーフ型の回折格子である。複合光学素子３０の２波長半導体レーザ素子３側の側面に形成された第１の回折格子３０ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を０次光と±１次光の３ビームに回折し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過する。また、複合光学素子３０のビームスプリッタ５側の側面に形成された第２の回折格子３０ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を０次光と±１次光の３ビームに回折し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過する。
【００６０】
第１の回折格子３０ａは、図８に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子３１は、断面略階段状に形成され、Ｗ９の幅を有する第１の位相格子３１ａと、この第１の位相格子３１ａの両側に階段状に形成されＷ１０の幅を有する第２の位相格子３１ｂからなる。第１の位相格子３１ａは、幅Ｗ９を、格子パターンのピッチＰ５に対して、２６％以上３９％以下とされている。また、第１の位相格子３１ａは、その位相高さＨ９を、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｄとし、このλｄのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｄとして、λｄ／（Ｎｄ−１）の１．０１倍以上１．１９倍以下とされている。この第１の位相格子３１ａの両側に階段状に設けられている第２の位相格子３１ｂは、幅Ｗ１０を格子パターンのピッチＰ５に対して、３７％以下とされている。また、第２の位相格子３１ｂは、その位相高さＨ１０を、λｄ／（Ｎｄ−１）の０．３１倍以下とされている。
【００６１】
例えば、第１の位相格子３１ａは、第１の回折格子３０ａの格子パターンのピッチＰ５を１．０とすると、幅Ｗ９を０．２７とし、位相高さＨ９を１．０２×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。また、第２の位相格子３１ｂは、第１の回折格子３０ａの格子パターンのピッチＰ５を１．０とすると、幅Ｗ１０を０．０４とし、位相高さＨ１０を０．０１×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。
【００６２】
このような第１及び第２の位相格子３１ａ，３１ｂからなる第１の回折格子３０ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第１の回折格子３０ａは、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９９．７７％であり、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８３．５４％、±１次光（サブビーム）の回折効率は４．６１％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１８．１１となる。
【００６３】
このように、第１の回折格子３０ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９２．７％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第１の回折格子３０ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９９％とほぼ透過させ、±１次光は０．１％程度と高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００６４】
第２の回折格子３０ｂは、図９に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子３２は、断面略階段状に形成され、Ｗ１１の幅を有する第１の位相格子３２ａと、この第１の位相格子３２ａの両側に階段状に形成されＷ１２の幅を有する第２の位相格子３２ｂからなる。第１の位相格子３２ａは、幅Ｗ１１を、格子パターンのピッチＰ６に対して、６７％以上７５％以下とされている。また、第１の位相格子３２ａは、その位相高さＨ１１を、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｃとし、このλｃのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｃとして、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．９５倍以上１．０７倍以下とされている。この第１の位相格子３２ａの両側に階段状に設けられている第２の位相格子３２ｂは、幅Ｗ１２を格子パターンのピッチＰ６に対して、１５％以下とされている。また、第２の位相格子３２ｂは、その位相高さＨ１２を、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．１８倍以下とされている。
【００６５】
例えば、第１の位相格子３２ａは、第２の回折格子３０ｂの格子パターンのピッチＰ６を１．０とすると、幅Ｗ１１を０．６８５とし、位相高さＨ１１を０．９９×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。また、第２の位相格子３２ｂは、第２の回折格子３０ｂの格子パターンのピッチＰ６を１．０とすると、幅Ｗ１２を０．１０５とし、位相高さＨ１２を０．０６×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。
【００６６】
このような第１及び第２の位相格子３２ａ，３２ｂからなる第２の回折格子３０ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第２の回折格子３０ｂは、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９６．９５％であり、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８３．９１％、±１次光（サブビーム）の回折効率は５．０７％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１６．５４となる。
【００６７】
このように、第２の回折格子３０ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９４％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第２の回折格子３０ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９７％とほぼ透過させ、±１次光をはじめ高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００６８】
また、本発明が適用された光ピックアップ装置では、複合光学素子を以下のように形成してもよい。なお、以下の説明において、上述した光ピックアップ装置１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。
【００６９】
この複合光学素子４０は、２波長半導体レーザ素子３とビームスプリッタ５との間に設けられ、２波長半導体レーザ素子３より出射されたレーザ光を３ビームに分割する第１、第２の回折格子４０ａ，４０ｂが２波長半導体レーザ素子３側及びビームスプリッタ５側にそれぞれ設けられている表面レリーフ型の回折格子である。複合光学素子４０の２波長半導体レーザ素子３側の側面に形成された第１の回折格子４０ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を０次光と±１次光の３ビームに回折し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過する。また、複合光学素子４０のビームスプリッタ５側の側面に形成された第２の回折格子４０ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を０次光と±１次光の３ビームに回折し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過する。
【００７０】
この第１の回折格子４０ａは、図１０に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子４１は断面略階段状に形成され、Ｗ１３の幅を有する第１の位相格子４１ａと、この第１の位相格子４１ａの両側に階段状に形成されＷ１４の幅を有する第２の位相格子４１ｂとを有する。第１及び第２の位相格子４１ａ，４１ｂは、格子４１の格子ピッチＰ７に対して０．２５×Ｐ７＜（Ｗ１３＋２×Ｗ１４）＜０．３９×Ｐ７の関係を満たす。また、第１の位相格子４１ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｄとし、このλｄのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｄとして、位相高さＨ１３が、λｄ／（Ｎｄ−１）の０．９倍以上１．１３倍以下とされている。さらに、第２の位相格子４１ｂは、その位相高さＨ１４が、λｄ／（Ｎｄ−１）の０．７倍以上１．３１倍以下とされている。
【００７１】
例えば、第１の位相格子４１ａは、第１の回折格子４０ａの格子パターンのピッチＰ７を１．０とすると、幅Ｗ１３を０．２８とし、位相高さＨ１３を１．０５×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。また、第２の位相格子４１ｂは、第１の回折格子４０ａの格子パターンのピッチＰ７を１．０とすると、幅Ｗ１４を０．０２とし、位相高さＨ１４を０．９×λｄ／（Ｎｄ−１）とされる。
【００７２】
このような第１及び第２の位相格子４１ａ，４１ｂからなる第１の回折格子４０ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第１の回折格子４０ａは、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９６．４０％であり、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８２．７７％、±１次光（サブビーム）の回折効率は４．８０％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１７．２６となる。
【００７３】
このように、第１の回折格子４０ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９２％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第１の回折格子４０ａは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９６％とほぼ透過させ、±１次光をはじめ高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００７４】
第２の回折格子４０ｂは、図１１に示すような微細な格子パターンが繰り返し形成されてなる。各格子４２は断面略階段状に形成され、Ｗ１５の幅を有する第１の位相格子４２ａと、この第１の位相格子４２ａの両側に階段状に形成されＷ１６の幅を有する第２の位相格子４２ｂとを有する。第１及び第２の位相格子４２ａ，４２ｂは、格子４２の格子ピッチＰ８に対して０．２５×Ｐ８＜（Ｗ１５＋２×Ｗ１６）＜０．３３×Ｐ８の関係を満たす。また、第１の位相格子４２ａは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光の波長をλｃとし、このλｃのレーザ光が入射されたときの屈折率をＮｃとして、位相高さＨ１５が、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．９３倍以上１．０３倍以下とされている。さらに、第１の位相格子４２ｂは、その位相高さＨ１６が、λｃ／（Ｎｃ−１）の０．７８倍以上１．０６倍以下とされている。
【００７５】
例えば、第１の位相格子４２ａは、第２の回折格子４０ｂの格子パターンのピッチＰ８を１．０とすると、幅Ｗ１５を０．２１５とし、位相高さＨ１６を０．９７×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。また、第２の位相格子４２ｂは、第２の回折格子４０ｂの格子パターンのピッチＰ８を１．０とすると、幅Ｗ１６を０．０３５とし、位相高さＨ１６を０．８９×λｃ／（Ｎｃ−１）とされる。
【００７６】
このような第１及び第２の位相格子４２ａ，４２ｂからなる第２の回折格子４０ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光をほぼ透過し、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光をメインビーム及び２つのサブビームに回折する。すなわち、第２の回折格子４０ｂは、波長７８５ｎｍの入射光に対する０次光の回折効率が最も高く９６．８０％であり、波長６６０ｎｍの入射光に対する０次光（メインビーム）の回折効率は８４．２３％、±１次光（サブビーム）の回折効率は４．４９％となる。そして、このメインビーム（０次光）とサブビーム（±１次光）との回折光強度比、０次光／１次光は１８．７５となる。
【００７７】
このように、第２の回折格子４０ｂは、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ帯域のレーザ光を３ビームに回折したとき、高い０次光効率を持つと同時に０次光と±１次光の和が９３％を確保でき、０次光及び±１次光以外に高次の回折光が発生することを抑えることができる。また、第２の回折格子２０ｂは、ＣＤ用の７８５ｎｍ帯域のレーザ光について、０次光効率を９７％とほぼ透過させ、±１次光をはじめ高次の回折光の発生を抑えることができる。
【００７８】
以上ような複合光学素子２０，３０，４０によっても、３ビームによるトラッキングエラー信号を検出する際に、第１の回折格子２０ａ，３０ａ，４０ａ又は第２の回折格子２０ｂ，３０ｂ，４０ｂを透過する波長のレーザ光は±１次光をほとんど発生させず、３ビームに回折される波長のレーザ光は０次光／１次光の回折光強度比を大きくすることができる。また、高次の回折光もほとんど発生しないため、光ピックアップ装置１のレーザ利用効率を高めることができ、精度よく３ビームによるトラッキングエラー信号を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明が適用された光ピックアップ装置では、２波長半導体レーザ素子により出射されるレーザ光の波長は、各種光ディスク８に応じて変更可能であり、上述した波長６６０ｎｍのレーザ及び波長７８５ｎｍのレーザに限定されるものではない。例えば、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍのレーザ光よりもさらに短波長の４００ｎｍ程度のレーザ光を出射するものであってもよい。この場合、複合光学素子４に形成される第１及び第２の回折格子はかかる波長４００ｎｍ程度のレーザ光が透過し、また０次光及び±１次光の回折光強度比が所定の範囲に入るように３ビームに分割されるデューティ比及び位相高さに設計される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明が適用された光ピックアップ装置を示す概略構成図である。
【図２】複合光学素子の第１の回折格子を示す側面図である。
【図３】複合光学素子の第２の回折格子を示す側面図である。
【図４】光ディスクの信号記録面に照射されたレーザスポットを示す平面図である。
【図５】長短２つの波長の各レーザスポットが照射されたフォトディテクタを示す平面図である。
【図６】複合光学素子の他の実施例における第１の回折格子を示す側面図である。
【図７】複合光学素子の他の実施例における第２の回折格子を示す側面図である。
【図８】複合光学素子の他の実施例における第１の回折格子を示す側面図である。
【図９】複合光学素子の他の実施例における第２の回折格子を示す側面図である。
【図１０】複合光学素子の他の実施例における第１の回折格子を示す側面図である。
【図１１】複合光学素子の他の実施例における第２の回折格子を示す側面図である。
【図１２】従来の２波長光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光ピックアップ装置、３  ２波長半導体レーザ素子、４  複合光学素子、４ａ  第１の回折格子、４ｂ  第２の回折格子、５  ビームスプリッタ、６  コリメータレンズ、７  対物レンズ、８  光ディスク、９  板状光学素子、１０  フォトディテクタ、１１，１２  格子、１１ａ，１２ａ  第１の位相格子、１１ｂ，１２ｂ  第２の位相格子、１５  第１の受光面、１６  第２の受光面、１７  第３の受光面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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